化工管道支吊架設計與優化分析

劉延斌　王倉

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南 平頂山 467000）

化工管道支吊架設計與優化分析

劉延斌王倉

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南 平頂山 467000）

管道支吊架的設計在化工管道設計過程中是一項比較重要的工作內容，在進行高溫、高壓、可燃性、強腐蝕性介質管道輸送過程中，其管道支吊架起著很大的支撐作用。在設計過程中，一定要對管道支吊架進行科學嚴謹的設計，保證其能夠在實際應用過程中承受各方面的作用力和壓力，使得所有管系都能夠按照不同形式加以設計，從而更好地發揮對應的作用，保證管系能夠和相連的設備進行安全運行。

化工管道支吊架；設計；優化；探析

化工管道在實際應用過程中承擔著很重要的輸送功效，管道支吊架設計過程中一定要能夠支撐管道、提高設備的安全運行效率、切實提高設備的經濟性能。因此針對不同性能、不同形式的管道支吊架在設計過程中，一定要確保相連設備的安全連接，滿足管道強度和剛度的需求，有效降低化工管道使用過程中所必須要承擔的分量，降低安全事故發生率，起到保護設備和生產過程高效的效果。

在當前利用的化工管道支吊架中，可以按照承載方式不同將其劃分為兩種不同的支架和吊架類型，而按照其作用方式可以將其分為承重架、減震架和限制性支架三種類型。

1　化工管道支吊架在應力分析過程中的主要作用

1.1管道承重

管道支吊架的基礎功能就是保證管道支吊架能夠有效的承擔管道的自身重量和外載，從而避免出現管道過量變形的情況。在對管道的安全效能評估過程中，一個很重要的指標就是管道的一次應力指標大小，一次應力過大的情況很容易造成管道的嚴重變形，甚至對管道造成非常嚴重的破壞。在實際化工生產過程中，如果水平管道上設置的管道支吊架數量較少時，就會造成管道的一次應力過大，從而使得管道發生變形情況，嚴重情況下會使得一次應力超過允許的范圍，從而影響了管系的安全利用。

1.2調節管系二次應力

化工管道支吊架可以調節管系的一次應力指標大小，同樣也可以對管系的二次應力指標大小進行有效調節。管系受到的一次應力通常情況下具有非自限性，當一次應力的最大值沒有超過管材允許的承受范圍后，就認為這種情況下的管系是安全的，但是當管系一旦遇到高溫情況發生變形后，就會引起二次應力情況存在，這種二次應力受阻情況是自限性的。通常情況下我們認為二次應力大小是有具體的公式可以計算得出的。

式中：σA——熱脹許用應力范圍，MPa；

σh、σC——熱態和冷態管材的許用應力，MPa；

f——根據管道在工作年限內伸縮的總循環次數確定的應力降低系數。

1.3消除管道安排不當引起的負荷轉移情況

在化工管道支吊架安排過程中，一定要保證管道支吊架的合理布置，否則，就會造成負荷的轉移，從而使得管道發生變形情況。因此通過采用調節管系二次應力指標大小能夠有效地減少管道支吊架的數量，從而降低對管系支吊架的不良影響，從而提高了化工生產工作效率，保證了化工生產和工作的安全有效。

在對非剛性的管道支吊架應力分析過程中，非剛性的管道支吊架能夠發揮一些特殊的作用和功效，能夠有效消除管系因為布置安排不當而承受的不必要負荷，比如采用彈性管道支吊架能夠有效地消除因為剛性管道支吊架所帶來的超負荷情況，從而滿足應力或者是推力的科學需要，保證化工管道的科學使用。

2　化工管道支吊架的設計優化注意事項

2.1化工管道支吊架盡量選用普通管道支吊架

經濟性因素是選擇普通管道支吊架的一個重要原因，相比于彈簧管道支吊架來說，普通管道支吊架的造價水平較低，在長期工作過程中，其穩定性能較強，不容出現管系位移方向失控的情況，對于提高化工生產效率有著重要作用。

2.2避免管道支吊架材料在特殊環境下開展工作后出現機械性能不足的情況

在化工管道支吊架選擇過程中，需要考慮到一些特殊的工作環境因素。在選擇化工管道支吊架材料過程中，需要按照管系的設計溫度進行選擇，選擇一些和管道焊接的管道支吊架部件材料以及相關的組件材料具有相容性的管道支吊架材料。通常情況下，其材料的剪應力應該控制在設計標準溫度下材料剪應力大小的0.60倍左右，而對于材料的抗拉應力大小也需要按照材料能夠承受的抗拉應力大小設計為標準的0.25倍以上。

2.3管道發生水平位移后對管道支吊架性能的影響

通常情況下，剛性拉桿吊架可以活動的拉桿長度通常需要控制在水平位移的20倍以上，而管道支吊架吊桿的垂直夾角需要控制在3°以內。管道支吊架的彈性吊架可以活動的拉桿長度通常需要控制在水平位移的15倍以上，而管道支吊架吊桿的垂直夾角需要控制在4°以內。在管道支吊架的滑動支架過程中，還需要避免因為發生過大位移從而出現滑動支架脫空的情況。因此當出現了較大的水平位移，就需要將其管道支吊架進行偏裝設計。

2.4結合具體的管道支吊架自重、布置。柔性等各個方面來綜合選擇管道支吊架

在管道支吊架選擇過程中，對其進行科學設計，就必須要針對其各個方面的影響進行科學選擇，通常情況下，管道支吊架的自重比例大約是1.00%到3.00%之間，而彈簧管道支吊架的自重比例大約是6.00%到35.00%之間，恒力管道支吊架的自重比例大約是3.00%到40.00%之間。

在對管道支吊架各個方面綜合性能計算過程中，需要根據不同管道支吊架運行過程中每一個部件的實際運行情況和承受能力情況進行綜合計算和考慮。比如在選擇恒力管道支吊架的過程中，需要對其位移值大小進行科學選擇，充分地考慮到計算熱位移和實際熱位移之間出現的偏差情況。在保證達到管道支吊架規格的基礎上合理控制其位移情況，通常情況下選擇的位移量大小必須是計算位移值大小的1.2倍左右。對于可變彈簧管道支吊架所能夠承受的荷載量變化率必須要控制在25.00%以內，綜合各方面因素，選用經濟、穩定、可行的管道支吊架。

3　結語

在化工管道支吊架設計和優化探析過程中，一定要科學選擇管道支吊架，對管道支吊架進行科學設計，從而能夠有效地降低管道應力大小，避免引起化工管系出現變形、膨脹的情況，保證化工管道及其化工管道支吊架能夠在一個安全的工作環境下持續運行。

［1］陳勝偉.化工管道支吊架設計與優化分析［J］.化工管理，2014（5）：246.

［2］徐先賓，李尚澤，王海，等.油田地面工程常用管道支吊架開發及應用［J］.石油和化工設備，2014（6）：5-9.

Analysis on the Design and Optimization of Chemical Pipe Support

Liu Yanbin Wang Cang
（Henan Shenma Chlorine Alkali DevelopmentCo.，Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

The design of the pipe support in the process of chemical pipeline design is a relativelyimportant work?ingcontent，in the delivering process of thepipelineunder high temperature and high pressure，combustible，strong corrosive medium，the pipesupport plays a supporting role.In the design process，we must scientifically and rigor?ously design the pipesupport to ensure it can withstand the forceand pressure from various aspects in the process of practical application，and make all pipes can be designed according to the different forms，so as to better play the correspondingroles，and ensure the safe operationof thepiping systemandtheconnectedequipments.

Chemical pipe support；design；optimization；Analysis

TQ055

A

1003-5168（2015）05-0118-2

2015-4-16

劉延斌（1974.05-），男，工程師，研究方向：化工機械。